Refrigeration Engineering and Technology

ISSN-print: 0453-8307
ISSN-online: 2409-6792
ISO: 26324:2012
Архiви

EN Термодинамічний аналіз системи повторного зрідження етилену на LEG газовозах при заміні дросельних пристроїв на ежектори

##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##

PDF (English)
Опубліковано бер 31, 2023
DOI https://doi.org/10.15673/ret.v59i1.2618

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

Л.І. Морозюк
Одеський національний технологічний університет, вул. Канатна, 112, Одеса, 65039, Україна;
http://orcid.org/0000-0003-4133-1984
В.В. Соколовська-Єфименко
Одеський національний технологічний університет, вул. Канатна, 112, Одеса, 65039, Україна;
http://orcid.org/0000-0002-7275-5061
В.О. Єрін
Технологічний університет Нінбо, 1 Qian Hu South Road, Нінбо, 315100, Китай
http://orcid.org/0000-0001-7941-9725
О.О. Єфименко
Одеський національний технологічний університет, вул. Канатна, 112, Одеса, 65039, Україна;
http://orcid.org/0000-0003-2571-9292
А.В. Мошкатюк
Одеський національний технологічний університет, вул. Канатна, 112, Одеса, 65039, Україна;
http://orcid.org/0000-0003-3354-0321

Анотація

Підвищення енергетичної ефективності суден-газовозів типу LEG, може бути досягнуто шляхом удосконалення процесів установки повторного зрідження відпарного газу (BOG) в окремих її елементах. У цьому дослідженні пропонується замінити звичайний процес повторного зрідження (CRP) дійсної установки на LEG танкері «ANTIKITIRA» з дросельними пристроями на ежекторний процес повторного зрідження (ERP) з двофазними ежекторами у якості розширювальних пристроїв для підвищенням енергетичної ефективності установки. В запропонованій схемі дросельні пристрої (ЕV2Е і ЕV2R) було змінено на двофазні ежектори. Працездатність ежекторів забезпечено встановленням додаткового обладнання: сепараторів та попереднього охолоджувача в нижньому каскаді. Сепаратори підтримують постійний тиск на входах в компресори, а попередній охолоджувач зменшує навантаження на конденсатор-випарник. Розроблено модель ежектора для аналізу запропонованої системи. На підставі багатоваріантних розрахунків визначено розрахунковий тиск на виході із сопла ежектора. Проведено енергетичні та ексергетичні аналізи установки ERP та установки CRP. За результатами ексергетичного аналізу оцінено вплив кожного компонента на енергетичну ефективність систем CRP та ERP. Втрати ексергії у кожному компоненті ERP нижчі, ніж відповідні значення у компонентах CRP. Втрати в конденсаторі та попередньому охолоджувачі у компонентах CRP нижчі, ніж у ERP. Загальна споживана потужність однакова в обох циклах, а холодопродуктивність циклу ERP збільшилася на 29,1 кВт. Заміна розширювальних пристроїв призвела до зниження абсолютних ексергетичних втрат із 9,75 до 4,95 кВт. Енергетична ефективність ERP циклу збільшилася на 24%, а ексергетична ефективність збільшилася на 16%. Найбільші втрати ексергії в обох циклах спостерігаються у процесі стиснення в двоступеневому вантажному компресорі нижнього каскаду (29,0-34,1%). Зроблено висновок, що запропонований цикл ERP відповідає вимогам IMO щодо енергоефективності суден, але вимагає додаткових капітальних вкладень

Ключові слова:
Етилен, Ежектор, Ексергетичний аналіз, Установка повторного зрідження

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Як цитувати
Морозюк, Л., Соколовська-Єфименко, В., Єрін, В., Єфименко, О., & Мошкатюк, А. (2023). EN Термодинамічний аналіз системи повторного зрідження етилену на LEG газовозах при заміні дросельних пристроїв на ежектори. Refrigeration Engineering and Technology, 59(1), 40-56. https://doi.org/10.15673/ret.v59i1.2618
Номер
Том 59 № 1 (2023)
Розділ
ТЕРМОДИНАМІЧНИЙ АНАЛІЗ ТА МОДЕЛЮВАННЯ

Посилання

1. Lee, D.-H., Ha, M.-K., Kim, S.-Y., Shin, S.-C. (2014) Research of design challenges and new technologies for floating LNG. International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering, 6, 307-322. https://doi.org/10.2478/IJNAOE-2013-0181.
2. Yazır, D., Şahin, B., Yip, T.L. (2021) Selection of new design gas carriers by using fuzzy EVAMIX method. The Asian Journal of Shipping and Logistics, 37, 91-104. https://doi.org/10.1016/j.ajsl.2020.10.001.
3. Annex VI of MARPOL 73/78-Regulations for the Prevention of Air Pollution from Ships. Retrived 26 January 2023 from https://www.maritimenz.govt.nz/rules/MARPOL-Annex-VI/default.asp.
4. Li, Y., Jin, G., Zhong, Z. (2012) Thermodynamic Analysis-Based Improvement for the Boil-off Gas Reliquefaction Process of Liquefied Ethylene Vessels. Chemical Engineering & Technology, 35. https://doi.org/10.1002/ceat.201200019.
5. Ouadha, A., Beladjine, B. (2015) Exergy analysis of an ethylene BOG re-liquefaction system. Proceedings of the 24th IIR International Congress of Refrigeration, August 16-22, Yokohama, Japan, ID 553. http://dx.doi.org/10.18462/iir.icr.2015.0553.
6. Sokolovska-Yefymenko, V., Morozyuk, L., Ierin, V., Yefymenko, O. (2023). Thermodynamic Analysis of an Ethylene Reliquefaction System Using the Entropy-Cycle Method. Energies 16, 920. https://doi.org/10.3390/en16020920.
7. Tan, H., Sun, N., Zhao, Q., Li, Y. (2017) An ejector-enhanced re-liquefaction process (EERP) for liquid ethylene vessels. International Journal of Energy Research, 41, 658-672. https://doi.org/10.1002/er.3658.
8. Tan, H., Zhang, Y., Shan, S., Zhao, Q. (2019) Comparative study of boil-off gas re-liquefaction processes for liquid ethylene vessels. Journal of Marine Science and Technology 24, 209-220. https://doi.org/10.1007/s00773-018-0547-1.
9. Berlinck, E.C., Parise, J.A.R., Pitanga Marques, R. (1997) Numerical simulation of an ethylene re-liquefaction plant. International Journal of Energy Research, 21, 597-614. https://doi.org/10.1002/(SICI)1099-114X(19970610)21:7<597::AID-ER193>3.0.CO;2-5.
10. Chien, M.D., Shih, M.-Y. (2011) An Innovative Optimization Design for a Boil-off Gas Reliquefaction Process of LEG Vessels. Journal of Petroleum Science and Engineering, 47(4), 65-74.
11. Nanowski, D. (2016) The influence of incondensible gases on the refrigeration capacity of the reliquefaction plant during ethylene carriage by sea. Journal of KONES Powertrain and Transport 23, 359-364. https://kones.eu/ep/2016/vol23/no3/359-364_J_O_KONES_2016_NO._3_VOL._23_ISSN_1231-4005_ NANOWSKI.pdf.
12. Tan, H., Cai, W., Wang, Q.-g., Sun, N. (2016) Optimization and comparison of boiling-off gas re-liquefaction processes for liquid ethylene vessels. 2016 IEEE 11th Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA), 5-7 June, Hefei, China, 717-722. https://doi.org/10.1109/ICIEA.2016.7603676
13. Sarkar, J. (2012) Ejector enhanced vapor compression refrigeration and heat pump systems — A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16, 6647-6659. https://doi.org/10.1016/j.rser.2012.08.007.
14. Sumeru, K., Nasution, H., Ani, F.N. (2012) A review on two-phase ejector as an expansion device in vapor compression refrigeration cycle. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16, 4927-4937. https://doi.org/10.1016/j.rser.2012.04.058.
15. Chen, J., Jarall, S., Havtun, H., Palm, B. (2015) A review on versatile ejector applications in refrigeration systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 49, 67-90. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.04.073
16. Mondal, S., De, S. (2020) Performance assessment of a low-grade heat driven dual ejector vapour compression refrigeration cycle. Applied Thermal Engineering, 179, 115782. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2020.115782.
17. Wongwises, S., Disawas, S. (2005) Performance of the two-phase ejector expansion refrigeration cycle. International Journal of Heat and Mass Transfer, 48, 4282-4286. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2005.04.017.
18. Ma, M., Yu, J., Wang, X. (2014) Performance evaluation and optimal configuration analysis of a CO2/NH3 cascade refrigeration system with falling film evaporator–condenser. Energy Conversion and Management, 79, 224-231. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2013.12.021.
19. Dopazo, J.A., Fernández-Seara, J., Sieres, J., Uhía, F.J. (2009) Theoretical analysis of a CO2–NH3 cascade refrigeration system for cooling applications at low temperatures. Applied Thermal Engineering, 29, 1577-1583. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2008.07.006.
20. Yari, M., Sirousazar, M. (2008) Cycle improvements to ejector-expansion transcritical CO2 two-stage refrigeration cycle. International Journal of Energy Research, 32, 677-687. https://doi.org/10.1002/er.1385.
21. Li, D., Groll, E.A. (2005) Transcritical CO2 refrigeration cycle with ejector-expansion device. International Journal of Refrigeration, 28, 766-773. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2004.10.008.
22. VesselFinder. ANTIKITHIRA, LPG Tanker, IMO 9788980. Retrived 26 January 2023 from https://www.vesselfinder.com/vessels/ANTIKITHIRA-IMO-9788980-MMSI-636020291.
23. Yu, J., Zhao, H., Li, Y. (2008) Application of an ejector in autocascade refrigeration cycle for the performance improvement. International Journal of Refrigeration, 31, 279-286. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2007.05.008.